基于虛擬仿真平臺的網絡工程專業核心課程實驗教學實踐研究

陳芳

摘? 要：網絡工程專業是一門實踐性非常強的專業，開展聯網的實驗教學，有利于為學生創造一個體驗性的真實學習環境。基于此，該文主要介紹了基于虛擬仿真平臺的網絡工程專業核心實驗教學設計理論。該文從具體的設計實踐，主要基于PACKET TRACER網絡仿真平臺的相關理論，來分析基于虛擬仿真平臺實驗課程的具體設計，并對課程設置當中的相關要點進行探討。

關鍵詞：虛擬仿真平臺? 網絡工程專業? 核心課程? 實驗教學

中圖分類號：G642.0 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）07（c）-0161-02

計算機科學是我國目前信息網絡發展當中的重要基礎科學之一，其實踐性與應用性非常強。因而，開展有質量的虛擬實踐課程，是為學生創造真實學習環境的重要手段之一。

1? 基于虛擬仿真平臺的網絡工程專業核心實驗教學設計理論

進入到互聯網加時代，云計算技術、大數據技術、人工智能技術、移動互聯網技術日新月異，網絡通信設備、網絡通信產品，更新換代越來越快，學生在進行網絡工程專業學習的過程當中，很難脫離實踐環境來進行單純的理論學習，這樣進行課程設計效果也是非常不好的。

PACKET TRACER網絡仿真平臺，在這樣的教學發展背景下應運而生，它可以為計算機網絡與網絡工程專業的學生，提供核心課程的模擬改革策略，從而提高工程化教學效果，幫助學生在現有的實驗條件下，克服環境的限制，提升實踐能力，加快與社會的連接，從而更好地應用自己學到的理論知識，進行網絡工程的相關研究與問題解決[1]。

2? 基于虛擬仿真平臺的實驗課程具體設計

目前基于PACKET TRACER網絡仿真平臺的網絡工程專業實驗課程，主要包含的內容有：（1）離散數學課程;（2）計算機原理課程;（3）計算機程序設計課程;（4）數據結構分析課程;（5）計算機網絡工程;（6）操作系統;（7）計算機網絡與數據通信課程;（8）網絡協議分析課程;（9）網絡應用系統開發課程;（10）網絡路由與交換技術課程等。這些課程之間相互聯系、相互影響，構成了整個網絡工程教育體系的基本脈絡。

2.1 基于PACKET TRACER網絡仿真平臺的無線通信設計

學生可以通過線上教育與線下教育，來實現對網絡的測試與評價，提高整個網絡安全分析技術、網絡安全管理技術、移動互聯網通信技術與無線網絡測評技術。

基于PACKET TRACER網絡仿真平臺的網絡工程實驗課程設計，就是利用無線通信技術，尤其是目前高水平的實驗室四代移動通信技術，與正在研發與建設當中的第五代移動通信技術，利用移動IP協議和無線傳感網絡WSN，將整個移動網絡模擬分析數據平臺，架設在實驗室的物聯網Iot當中。

學生在進行實驗操作的過程當中，可以通過軟件定義網絡SDN，來實現自動的數據獲取、自動的實驗操作、自動的實驗進程結果分析。同時，學生還可以通過移動終端設備的客戶端服務器，來實現自動繳費。并通過這個繳費終端的程序改進，來掌握電子商務、電子政務、移動支付等相關程序設計的內容。從建設實際來看，這種移動模擬平臺的相關實驗課程設計，是符合目前市場經濟發展目標與人才培養方向的。應用PACKET TRACER網絡仿真平臺，可以滿足社會對于網絡工程專業的未來人才需求。

2.2 基于PACKET TRACER網絡仿真平臺的模塊劃分

基于PACKET TRACER網絡仿真平臺的網絡工程實驗課程設計主要包含以下幾個模塊。

第一，PACKET TRACER網絡仿真平臺利用TNK技術，將無線通信網絡的內容概述，進行立體化表述，并通過與數據挖掘技術、數據分析技術的聯合，來實現對無線電傳播原理的解釋，通過蜂窩系統原理，將整個實驗室的移動互聯網絡進行打通。

第二，PACKET TRACER網絡仿真平臺，利用云計算技術的嫁接，提高普適性粒子群算法的應用適用范圍。并通過基于位置的服務MBS，實現移動IP協議的進入，提高整個網絡工程實驗室運行的整體性與科學性。

第三，目前基于PACKET TRACER網絡仿真平臺的無線局域網絡打造，主要是基于IEEE802.11標準、WIXN與IEEE11802.16標準，通過這種網絡，技術人員可以實現實驗室教學的網絡數據信息安全，對不明身份的人員進行身份排查，并通過對學生信息的自動登錄與自動獲取，來有效地為學生提供數據安全保障。

第四，PACKET TRACER網絡仿真平臺，還可以為學生提供網絡傳感實驗，通過對物聯網技術的優化利用，來實現藍牙傳輸和無線傳輸。技術人員可以通過在實驗室內覆蓋傳感器網絡，來提升學生運用物聯網技術架設物聯網系統的能力。

第五，網絡工程設計還包括軟件定義、網絡關鍵技術、開放自動流程openflow，以及人工智能網絡在整個網絡工程當中的應用。例如，智能機器人、智能機器人網絡模塊、移動智能小車網絡以及產品化應用實踐等。

第六，在移動終端的開發與設計方面，學生可以通過PACKET TRACER網絡仿真平臺，來實現對安卓系統、iOS系統、Windows系統的系統架構開發[2]。

2.3 課程比重設置

在進行網絡課程升級的過程當中，學校的管理人員要提高實驗課程在網絡工程專業學生學習當中的比重。例如，目前很多學校總實驗課程只有18課時，占總課時的不到1/3，學校要根據學生目前的學習情況與市場對于學生實驗能力的相關要求，來提升這個比重。

學校還要不斷向內挖掘，提高對于驗證性實驗的相關要求，提高學生進行實驗研究的相關深度。通過綜合性的實驗設計，提高指導教師對于學生進行網絡工程相關程序研究的系統性指導。幫助學生在進行實驗研究的過程當中，完整地完成實驗，并對自己取得的網絡研究成果進行相關的應用。

2.4 設備優化與維護

基于仿真平臺的網絡工程實驗課程設計需要眾多的設備，學校在進行項目管理的過程當中，要提高對于設備維護的能力，通過計算機相關的細化管理原則，來對購入的相關交換機、路由器品牌進行綜合管理，避免經費的重復建設與浪費。

盡量引進多種類型的交換機設備與服務器設備，并對設備維修進行優化管理，避免由于設備的長期使用，出現接口不良等現象，保障學生可以在盡量真實的環境當中，進行真實的交換機、路由器操作。

教師還要對學生的操作進行優化指導，避免學生在進行課程實驗的過程當中，由于錯誤的實驗數據結果被系統記錄到，而導致整個課程實驗設計失效。教師要控制好實驗的節奏、實驗的時間、學生課程的實際安排，保障學生可以在盡量短的時間內獲得更加完善的教學指導。

教師要對課程安排進行優化調整，例如，在計算機與網絡課程當中可以加入網絡設備簡介和網線制作、交換機基本配置、簡單結構局域網組建與配置、路由器基本配置、擴展包過濾配置、基本包過濾配置、內外網結構下的網絡地址轉換等課程。

3? 結語

綜上所述，網絡工程專業實驗課程設置是一個系統的工程，學校要認識到課程設置的長期性。從該文的分析可知，研究網絡工程的實驗教學設計，有利于管理者根據目前的網絡開發環境，充分調動學生在實驗過程當中的主觀能動性。因而，我們要加強對于網絡仿真平臺的理論研究，提高課程設計的科學性。

參考文獻

[1] 高原，符濤，孫毅.CDIO模式以項目驅動促進網絡工程教學改革和實踐[J].西南師范大學學報：自然科學版，2019，44（4）：150-156.

[2] 徐濤，李旭宏，潘雯雯.網絡工程專業《計算機網絡》課程實驗教學探索與實踐[J].赤峰學院學報：自然科學版，2016，32（2）：271-272.

[3] 劉曉健.《路由與交換技術系列課程》課程教學模式改革反思[J].計算機產品與流通，2019（6）：205.